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Nature Materials发布王江伟研讨员课题组协作研讨效果-情况波动型二维硒化物薄膜的可控生长

编辑:日期:2019-03-25 美高梅游戏登录中心:

Nature Materials发布王江伟研讨员课题组协作研讨效果-情况波动型二维硒化物薄膜的可控生长

311日,Nature Materials在线发布了南京大学物理学院高力波传授与浙江大学资料迷信与工程学院美高梅游戏中心王江伟研讨员协作的研讨效果《情况波动型二维硒化物薄膜的可控生长》 (Growth of environmentally stable transition metal selenide films)。研讨职员提出了新的两步气相堆积法,乐成制备了情况波动型超导硒化物薄膜,并联合先辈的电子显微学技能,提醒了晶格缺陷关于二维过渡金属硫族化合物的不波动性的紧张影响。该任务进一步开展了关于二维资料在大气情况下波动性的看法,对二维资料的财产使用具有紧张意义。


 以石墨烯为代表的二维资料,由于具有差别于其块体资料的特别力、热、光、电、磁等物感性能,在多个学科范畴掀起了研讨高潮。此中,二维化的过渡金属硫族化合物,包罗过渡金属硫化物(比方MoS2WS2ReS2等)、硒化物(比方WSe2NbSe2TiSe2InSeFeSe等)和碲化物(比方WTe2等),晶体构造复杂,物性多变,样品容易获取,成为了完成柔性半导体、光电、超导、自旋的抱负平台。但是,不管是从块体中间接剥离,应用大众化学气相堆积法照旧分子束内涵法生长的二维资料,极易遭到氛围中H2OO2的影响而被疾速氧化蜕变,极大低落其物性。这种在大气情况下的不波动性,给器件的制造带来了一系列题目,极大地限定了二维资料的财产使用。


 为理解决二维过渡金属硫族化合物的情况波动性困难,南京大学物理学院高力波传授课题组起首经过实行察看和实际预测,发明这些样品在大气情况下的不波动性次要来源于二维资料中存在的氧键和原子空地。在此看法根底上,提出了新的两步气相堆积法,即先经过物理气相堆积法制备无氧的超薄过渡金属(Se)薄膜,再应用化学气相堆积法停止硒化生长,终极失掉无氧键和无原子空地的具有超导特性的NbSe2薄膜(图1)。


 研讨职员对该薄膜资料停止了一系列的恶劣情况处置(包罗大气下的永劫间安排、大气氛围下烘烤、种种水溶液下浸泡以及高真空下的退火等)后发明,应用新的两步气相堆积法生长出来的NbSe2薄膜仍可以很好地坚持着超导特性(图1d)。应用球差校正电子显微镜停止少量原子标准的构造表征发明,恶劣条件处置前后,NbSe2薄膜的晶格构造均坚持完好,简直没有空地发生(图2),从实行上证明了晶格缺陷关于二维过渡金属硫族化合物的不波动性的紧张影响。进一步剖析标明,绝大少数的二维资料在大气情况下是可以波动存在的,要害在于制备进程中关于晶格缺陷的调控。新的两步气相堆积法最大限制地低落了氧键和原子空地的浓度,因而生长出NbSe2薄膜具有极高的情况波动性。应用相反的办法,研讨职员还乐成制备了具有高情况波动性的TiSe2薄膜。因而,该任务不只开展了现在关于二维资料在大气情况下波动性的看法,更关于简化二维资料器件制造工艺,进一步推进其财产使用具有紧张意义。


 南京大学物理学院博士生林会会和浙江大学资料学院博士生祝祺为论文的配合第一著作人,高力波传授和王江伟研讨员为配合通讯著作人。该任务失掉了南京大学固体微构造物理国度重点实行室、美高梅游戏中心、地方高校根本科研业务费、科技部“量子调控”国度重点研发方案、国度天然迷信基金、青年千人方案、江苏省天然迷信基金和南京大学超算中央的支持。

论文链接:http://www.nature.com/articles/s41563-019-0321-8

1:(a)从NbNbSe2的构造变革表示图;(b)物理气相堆积法制备的2Nb薄膜和化学气相堆积法生长的NbSe2薄膜;(c)差别步调下制备的NbNbSe2膜的厚度变革;(d)差别厚度的NbSe2变温电阻曲线,其超导特性随着厚度差别而变革。

2:(ab)在大气氛围下常温安排数天,和大气下加热到50 °C后的扫描透射电子显微镜照片,其NbSe2薄膜晶格依然坚持完好;(c)超导变化温度(Tc)在大气氛围中,差别表露日期的变革图(常温下,蓝线;50 °C时,红线);(d)浸泡在差别溶液(蓝线)和在真空退火条件处置后(红线),NbSe2薄膜的Tc的变革趋向图。




 
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